補水補鹽聯(lián)合輔助降溫對熱應激反應的影響

谷利群，韓玉明，李 愿，劉樹元，寧 波

高溫環(huán)境高強度訓練是熱射病發(fā)病主要原因，高溫環(huán)境下訓練有可能導致過度熱應激(heat stress)反應發(fā)生熱損傷(heat injure)，導致器官功能損害，引發(fā)熱射病(heat stroke)。19世紀初，研究人員就發(fā)現(xiàn)人體熱應激反應與心率及直腸溫度相關，研究顯示核心溫度升高及心率增快與熱損傷成正相關。1998年Moran設計了心率及核心溫度結合計算熱應激反應程度的公式，命名為生理應激指數(shù)(physiological strain index，PSI)，用PSI可以給機體熱應激反應分級，此后很多研究使用PSI評價熱應激的危險程度。高熱環(huán)境下訓練參訓者出現(xiàn)散熱能力下降、熱蓄積的主要原因是訓練中的脫水及鈉丟失，多數(shù)情況下訓練中補水補鹽很難實施。本研究使用了訓練開始前的預防性補水補鹽，及訓練中的輔助降溫措施減輕熱蓄積，利用PSI評價熱應激反應，對比觀察預防性補水補鹽及訓練中的輔助降溫對5 km、10 km跑步熱應激反應的減輕效果，為部隊規(guī)范高強度訓練預防熱射病保障方案提供研究依據(jù)。現(xiàn)將研究結果匯報如下。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2019-08至2019-12間，海南省2個、福建省1個部隊共62人，入伍1～2年士兵，均為男性，年齡19～21歲，平均(20.5±1.4)歲，平均身高(175.0±4.3)cm，平均體質(zhì)量(68.5±6.9)kg。排除標準：拒絕簽署知情同意書者，患有感冒、發(fā)熱、腹瀉、疲勞、失眠者。

1.2 方法 每個單位隨機抽簽完成分組，訓練前預補水補鹽聯(lián)合訓練中輔助降溫的實驗組30人(其中5 km跑20人，10 km跑10人)，對照組32人(其中5 km跑21人，10 km跑11人)。運動項目是跑步，在熱指數(shù)40～42的濕熱環(huán)境中，著體能服，海南2個單位完成5 km盡力跑，福建單位完成10 km盡力跑。

1.2.1 補水補鹽聯(lián)合輔助降溫 實驗組跑前30 min飲用60 mmol/L氯化鈉溶液500 ml，實驗組跑步中每間隔400 m給予用海綿塊吸取20 ℃水澆頭1次及20 ℃水全身噴霧降溫3 s輔助降低體溫。對照組跑前30 min飲純凈水500 ml，跑步中無輔助降溫措施。

1.2.2 尿液采集方法 兩組晨7時排空尿液，9時留尿標本并測量尿量。11時再次留尿標本并測量2 h尿量。留取標本后立即測量尿鈉濃度，使用電解法現(xiàn)場測量鈉濃度，使用折射計法測量尿比重。

1.2.3 血液標本采集方法 分別于9時、11時兩次抽血留血標本，血標本3000 r/min離心10 min，取上清液冰箱冷凍保存，用于測量血鈉濃度，使用生化檢測方法測量血鈉濃度。

1.2.4 汗液采集方法 跑步結束后于頸部使用尿液收集器收集汗液1 ml，立即送檢做汗液鈉測定。使用電解法現(xiàn)場測量鈉濃度。

1.2.5 體重測量方法 9時排尿后立即測量體重。跑步結束間隔60 min后測量體重。測體重前用干毛巾擦干全身汗液，裸體測量體重。

1.2.6 出汗量計算方法 出汗量=跑前裸重-跑后裸重+0.5 kg。

1.2.7 心率測量 采用胸前電極網(wǎng)絡遙測方法測量心率，電腦終端實時顯示，記錄間隔30 s。采集跑前安靜心率及跑中最快心率。

1.2.8 核心溫度測量 采用封閉式耳蝸溫度代表核心溫度，統(tǒng)一使用左耳封閉式耳塞持續(xù)測溫，并使用網(wǎng)絡電腦終端實時監(jiān)測核心溫度，記錄間隔30 s。記錄跑前安靜時核心溫度(TC)及跑步中最高核心溫度(TC)。

1.3 計算生理應激指數(shù) PSI的計算方法為：PSI=5(TC-TC)/(39.5-TC)+5(HR-HR)/(180-HR)，其中39.5為此組人群最大耐受溫度，180為此組人群次極量最大心率；TC和HR為運動前的核心溫度及心率，TC和HR為運動時的最高核心溫度及最快心率。

2 結 果

2.1 預補水補鹽聯(lián)合輔助降溫對5 km跑步PSI、出汗量、運動成績影響 實驗組與對照組比較，運動中最高溫度、PSI、出汗量差異，有統(tǒng)計學意義(<0.05)；運動中最快心率、平均成績兩組比較差異無統(tǒng)計學意義(>0.05)(表1)。

2.2 預補水補鹽聯(lián)合輔助降溫對5 km跑步血鈉的影響 實驗組與對照組跑前血鈉、跑前2 h尿排鈉量、跑后2 h尿排鈉量差異無統(tǒng)計學意義(>0.05)；跑后血鈉、跑后汗液鈉濃度有統(tǒng)計學意義(<0.05)，對照組跑后血鈉顯著減少(表2)。

2.3 預補水補鹽聯(lián)合輔助降溫對10 km跑步PSI、出汗量、運動成績比較 實驗組與對照組運動中最高溫度、PSI、出汗量、跑步成績比較，差異有統(tǒng)計學意義(<0.05)；運動中最快心率兩組比較差異無統(tǒng)計學意義(>0.05)(表3)。

2.4 預補水補鹽聯(lián)合輔助降溫對10 km跑步血鈉濃度的影響 兩組跑前血鈉、跑前2 h尿排鈉量、跑后2 h尿排鈉量差異無統(tǒng)計學意義(>0.05)；跑后血鈉、跑后汗液鈉濃度有統(tǒng)計學意義(<0.05)(表4)。

2.5 5 km組與10 km組PSI、出汗量比較 兩組間最快心率比較無統(tǒng)計學意義，最高核心溫度、PSI、出汗量兩組比較差異顯著，有統(tǒng)計學意義(<0.05)(表5)。

3 討 論

高溫條件下5 km及10 km跑步項目考核或者對抗比武是目前我軍熱射病發(fā)病最多的訓練科目。而且隨著實戰(zhàn)化需要，訓練強度還在進一步提高，陸軍部隊的全裝5 km跑步、特戰(zhàn)部隊的極限體能訓練，發(fā)生熱射病的危險程度更高。因此，要求醫(yī)療綜合保障能力進一步提升才能滿足部隊訓練需求。本研究團隊針對當前部隊最常進行的5 km、10 km跑步訓練科目進行了跑前預補水補鹽聯(lián)合跑步中輔助降溫預防熱射病效果研究，期望對未來極限條件下訓練的綜合保障方案提供參考。

熱射病的病理基礎是熱應激反應過度。熱應激反應主要與體內(nèi)熱蓄積、脫水、電解質(zhì)紊亂(低鈉)相關，因此要在訓練中降低體溫、避免脫水、維持電解質(zhì)穩(wěn)定才能減輕熱應激反應，有效預防熱射病。本研究的預補水補鹽及訓練中輔助降溫就是從減低熱蓄積、改善脫水、避免低鈉三方面減低熱應激反應，從而達到預防熱射病的目的。

高熱環(huán)境下訓練，特別是環(huán)境溫度接近體溫時，會出現(xiàn)散熱障礙，熱蓄積后核心溫度會持續(xù)升高。核心溫度低于39 ℃時一般不會發(fā)生熱損傷，高于39.5 ℃時有可能引發(fā)熱射病，當核心溫度>40 ℃且出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)異常時即可診斷熱射病。高熱環(huán)境訓練時要采取措施避免核心溫度過高。本研究中10 km跑步對照組核心溫度達(38.9±0.46)℃，已經(jīng)達到了很高程度，有發(fā)生嚴重中暑的可能，出于安全考慮，研究中對照組跑前30 min也飲水500 ml，如果不預飲水發(fā)生中暑的危險程度會更高。本研究的實驗組核心溫度的降低幅度與對照組比較均有顯著差異，提示采取補水補鹽及輔助降溫可以有效減少熱蓄積，避免發(fā)生熱損傷。

脫水是高熱環(huán)境高強度訓練過程中難以避免的現(xiàn)象。體重測量是評估脫水狀況既方便又準確的方法。體重維持在平時的±1%是最佳水合狀態(tài)，訓練時脫水超過體重2%是誘發(fā)熱射病的危險閾值，因此訓練中應避免脫水超過體重2%。在高溫下進行高強度訓練的運動員或者士兵，每小時出汗率通常是1.0～2.5 L/h。在高熱高強度訓練前的預防性補水，可以起到延遲、預防和減輕脫水的作用。通常在訓練前30～60 min之內(nèi)完成預補水，過早的補水會通過尿排出，太遲的補水由于吸收延遲達不到預防脫水的目的。預防的補水量如果使體重增加超過1%時為過度補水。訓練前大量的補水也是無益的，大量補水后抗利尿激素會明顯減少，尿量會增加達不到預補水的目的。但是，是否需要訓練前補水及補多少尚有爭議，多數(shù)研究傾向于適當補水。 本研究顯示夏季5 km或10 km跑步，出汗量在1～1.5 L，訓練前30 min補水500 ml，此量不會發(fā)生過度補水，而且也可以避免跑步中脫水量超過體重2%。高強度訓練中血鈉低于135 mmol/L，即為運動相關的低鈉血癥。訓練中發(fā)生的低鈉血癥主要原因是：大量出汗，汗液中主要電解質(zhì)是氯化鈉，導致鈉鹽丟失過多；補水的同時沒有補充鹽分(氯化鈉)；發(fā)生了過度補水的情況；尿液中排鈉。輕度的低鈉表現(xiàn)為：心情不好，淡漠，頭痛，手腳浮腫，肌肉痙攣(熱痙攣)。嚴重的低鈉表現(xiàn)是意識喪失、癲癇及昏迷，訓練中發(fā)生嚴重的低鈉血癥威脅生命。高強度訓練超過1 h或高強度間歇運動時，在補水液體中應添加電解質(zhì)(主要成分是氯化鈉)，特別是在出汗多以及極端高熱環(huán)境下訓練需要補充鈉鹽。鈉的吸收與補液中鈉濃度成反比，低于20 mmol/L的鈉鹽起不到補鈉的作用，而高于80 mmol/L的鈉鹽影響水分及鈉的吸收且口感差不易被接受。本實驗采用60 mmol/L的氯化鈉溶液，口感被參訓者廣泛接受。本研究中尿排鈉量很少，且各組之間比較無顯著差異，提示高強度訓練鈉的丟失主要是汗液排除導致。本實驗的汗液是跑步結束時即刻收集的，所測汗鈉濃度為汗液蒸發(fā)后的鈉濃度，因此高于其它研究中汗液鈉濃度20～80 mmol/L的上限，不能用于計算鈉丟失量。如果能夠采集即刻的汗鈉濃度，聯(lián)合本實驗所測汗鈉濃度可以計算出汗液蒸發(fā)量(有效出汗量)，對減輕熱應激研究更有意義。Moran等使用PSI評價熱應激反應的強弱，將熱應激反應設定在1～10的范圍，1～2為輕微應激反應，3～4為輕度應激反應，5～6為中度應激反應，7～8為重度應激反應，9～10為極重度應激反應。按照此理論本研究的5 km跑步為重度應激反應(平均7.4～8.3)，10 km跑步接近極重度應激反應(平均8.0～9.4)，能夠起到熱射病預警作用。訓練前預補水加訓練中的輔助降溫有顯著減輕熱應激反應的作用，實驗組與對照組PSI比較顯著下降(<0.05)。本研究團隊還使用PSI對部隊官兵熱耐受性及熱習服效果進行評估研究，研究結果顯示PSI在熱耐受性評估及熱習服效果評價也具有很強的優(yōu)勢。預補水及輔助降溫降低熱應激反應對體能也有提升作用，這種體能的提升在較長的訓練中才能夠明顯體現(xiàn)。本實驗5 km跑步成績實驗組和對照組差異不顯著，而10 km跑步時實驗組成績顯著好于對照組(<0.05)。本實驗雖然在炎熱天氣下完成實驗，為確保實驗安全我們采取以下措施：嚴格限制患病狀態(tài)下參加實驗研究；跑步時穿體能服；對照組訓練前30 min飲用純凈水500 ml。所有受試者實驗過程中無任何不適現(xiàn)象。